Затонский А.В. Пособие по полному жизненному циклу информационных систем
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
БЕРЕЗНИКОВСКИЙ ФИЛИАЛ
А. В. Затонский
Информационные технологии
Разработка информационных моделей и систем
Допущено Учебно-методическим объединением вызов по
университетскому политехническому образованию в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника»
Березники, 2010
ББК 32.97
УДК 681.3
З37
Рецензенты:
Заслуженный деятель науки Российской Федерации,
доктор технических наук, профессор
А.В. Костров
Заслуженный деятель науки Российской Федерации,
доктор технических наук, профессор
Г.Г. Куликов
Доктор технических наук, профессор
Г.С. Иванова
Затонский А.В.
З37 Информационные технологии: разработка информационных
моделей и систем. Учебное пособие / Перм. гос. техн. ун-т., Березниковский
филиал, 2010. 391 с.
Рассмотрен значительный теоретический материал и практические
рекомендации по разработке информационных систем, охватывающий
большую часть их жизненного цикла. Особое внимание уделено структурному
моделированию различных предметных областей.
Предназначено для студентов направления «Информатика и
вычислительная техника» при изучении дисциплины «Информационные
технологии».
ISBN НАДО ПРИСВОИТЬ
© Пермский государственный
технический университет, 2010
3
Содержание
Содержание .............................................................................................................. 3
Введение ................................................................................................................... 8
Информационная система как результат выпускной квалификационной
работы ..................................................................................................................... 12
Понятие, задачи и уровни информационной технологии ................................. 16
Информационные технологии как система......................................................... 17
Базовые информационные процессы................................................................... 21
Процесс извлечения информации..................................................................... 21
Особенности объектно-ориентированного подхода....................................... 21
Методы обогащения информации.................................................................... 22
Процесс транспортирования информации....................................................... 23
Процесс обработки информации ...................................................................... 32
Обработка данных в процессе поддержки принятия решений...................... 33
Хранение и накопление информации............................................................... 35
Представление и использование информации ................................................ 42
Мультимедиа-технологии.................................................................................. 45
Геоинформационные технологии..................................................................... 48
Технологии защиты информации..................................................................... 49
CASE-технологии............................................................................................... 55
Технологии искусственного интеллекта.......................................................... 57
Жизненный цикл информационных систем........................................................ 62
Водопадный подход ........................................................................................... 63
Разновидности водопадного подхода............................................................... 66
Модель фазы – функции.................................................................................... 69
Итерационный (спиральный) подход............................................................... 70
Примеры технологий создания программного обеспечения различных
компаний-поставщиков ..................................................................................... 72
Модель жизненного цикла RUP .................................................................... 73
Жизненный цикл продуктов Oracle .............................................................. 80
Технология Borland......................................................................................... 85
Технология Computer Associates ................................................................... 87
Жизненный цикл в методологиях быстрого развития проектов................... 89
Экстремальное программирование и быстрая разработка ПО...................... 90
Экстремальный цикл ...................................................................................... 91
Позднее принятие решений ........................................................................... 91
Кодирование в глубину .................................................................................. 91
Идеальный день разработчика и фактор загрузки....................................... 92
Скорость проекта ............................................................................................ 92
История пользователей................................................................................... 92
План релиза...................................................................................................... 93
План итераций................................................................................................. 93
Тесты приемки................................................................................................. 94
4
Представители заказчиков ............................................................................. 94
Структура группы разработчиков................................................................. 94
Простота и эффективность используемого кода ......................................... 95
Рефракторинг................................................................................................... 96
Тестирование модулей ................................................................................... 96
Групповое авторство (коллективное владение кодом) ............................... 97
Преимущества XP перед другими методологиями разработки ................. 98
Технология разработки малых проектов. ...................................................... 101
Общая характеристика процесса проектирования ИС................................. 103
Вывод................................................................................................................. 104
Информационные технологии организационного управления....................... 104
Глоссарий разновидностей информационных систем..................................... 105
APS (Advanced Planning and Scheduling) – усовершенствованное
(«синхронное») планирование ........................................................................ 105
ABC-анализ ....................................................................................................... 106
CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support)................................. 106
CRM (Customer Relationship Management)..................................................... 107
CVP-анализ........................................................................................................ 108
Data mining ........................................................................................................ 110
DSS (Decision Support System) – система поддержки принятия решений . 114
ЕАМ (Enterprise Asset Management) – управление основными
производственными фондами. ........................................................................ 115
ECM.................................................................................................................... 115
EMI..................................................................................................................... 115
ERP..................................................................................................................... 116
ERP II (Enterprise Resource & Relationship Processing) ................................. 119
JIT (Just-In-Time) – «Точно вовремя»............................................................. 120
MES.................................................................................................................... 121
MRP (Material Requirements Planning)............................................................ 121
MRP II (Manufacturing Resources Planning).................................................... 122
OLAP (Online Analytical Processing) – система оперативного формирования
аналитических отчетов .................................................................................... 128
PDM (Product Data Management) – управление данными об изделии ........ 129
PRM (Partner Relationship Management) – управление взаимоотношениями с
партнерами........................................................................................................ 129
SCM (Supply Chain Management) .................................................................... 129
TMS (Transportation Management System) – система управления
перевозками....................................................................................................... 131
XYZ-анализ ....................................................................................................... 131
Информационные технологии в промышленности и экономике................... 131
Исследование и описание предметной области ............................................... 133
Информационные технологии построения систем на основе совмещения
объектного, функционального и информационного подходов....................... 144
Этап предпроектного исследования предметной области .............................. 145
Реинжениринг систем.......................................................................................... 148
5
История и основные определения .................................................................. 148
Реинжиниринг и эффективность..................................................................... 149
Что не является реинжинирингом? ................................................................ 152
Методические средства информационных технологий и их стандартизация
................................................................................................................................ 153
Критерии качества существующего или создаваемого программного средства
................................................................................................................................ 158
Определение требований к ИС........................................................................... 160
Качество и сертификация информационных систем ....................................... 162
Дефектологические свойства ИС и ПС.......................................................... 162
Иерархическая модель качества ИС............................................................... 163
Спецификация качества программного средства ......................................... 165
Функциональное моделирование предметной области................................... 167
Разновидности функциональных моделей предметной области................. 167
Метод функционального моделирования SADT (IDEF0)............................ 167
Состав функциональной модели ................................................................. 169
Стратегии декомпозиции ............................................................................. 171
Метод моделирования процессов IDEF3 ....................................................... 174
Моделирование потоков данных .................................................................... 178
Состав диаграмм потоков данных............................................................... 179
Построение иерархии диаграмм потоков данных ..................................... 181
Пример построения диаграмм ..................................................................... 187
Unified Modeling Language .............................................................................. 203
Основные сведения об унифицированном языке моделирования........... 203
Диаграммы вариантов использования........................................................ 203
Краткое описание ...................................................................................... 206
Предусловия............................................................................................... 206
Основной и альтернативный потоки событий ....................................... 207
Постусловия ............................................................................................... 208
5. Связи между вариантами использования и действующими лицами208
Диаграммы взаимодействия ........................................................................ 210
Диаграммы последовательности.............................................................. 210
Кооперативные диаграммы ...................................................................... 213
Диаграммы классов....................................................................................... 213
Стереотипы классов .................................................................................. 214
Механизм пакетов ..................................................................................... 215
Атрибуты.................................................................................................... 216
Операции .................................................................................................... 218
Диаграммы состояний .................................................................................. 223
Диаграммы деятельностей ........................................................................... 226
Диаграммы компонентов ............................................................................. 227
Диаграммы размещения............................................................................... 229
Функциональная спецификация программного средства ............................... 230
Информационное моделирование предметной области.................................. 231
Основные определения.................................................................................... 231
6
Пример разработки простой ER-модели........................................................ 234
Нормализация информационной модели....................................................... 238
Первая нормальная форма ........................................................................... 240
Вторая нормальная форма............................................................................ 240
Третья нормальная форма............................................................................ 241
Концептуальные и физические ER-модели................................................... 242
Дальнейшие преобразования 3НФ ................................................................. 243
НФБК.............................................................................................................. 244
Четвертая нормальная форма ...................................................................... 245
Пятая нормальная форма.............................................................................. 246
Недопустимые и необычные структуры в информационной модели..... 250
«Свиные уши», имеющие сторону с обязательным участием.............. 250
Неисключающие подтипы и невключающие cупертипы...................... 251
Отношения «многие ко многим» ............................................................. 253
Вывод ............................................................................................................. 255
Индексы и их использование.............................................................................. 255
Расчет заработной платы ................................................................................. 258
Предметная область...................................................................................... 258
Штатное расписание и учет кадров ............................................................ 260
Функциональная модель учета заработной платы .................................... 267
Информационное моделирование............................................................... 278
«Ячеечная» модель.................................................................................... 279
«Строковая» модель.................................................................................. 281
«Страничная» модель................................................................................ 295
Алгоритмы расчетов..................................................................................... 296
Налоговый учет............................................................................................. 299
Вывод ............................................................................................................. 300
Архитектура программных средств информационной системы .................... 301
Основные классы архитектур программных средств. .............................. 301
Цельная программа.................................................................................... 301
Комплекс автономно выполняемых программ....................................... 301
Слоистая программная система ............................................................... 302
Коллектив параллельно действующих программ.................................. 302
Архитектура серверной подсистемы. ......................................................... 304
Терминальные службы.............................................................................. 306
Файл-серверная архитектура.................................................................... 308
Многоуровневые архитектуры................................................................. 309
Двухуровневая архитектура ..................................................................... 311
Двухзвенная архитектура с использованием терминальных служб .... 312
Трёхзвенная архитектура с «толстым клиентом» .................................. 313
Трёхзвенная архитектура с «тонким клиентом» .................................... 314
Архитектура технических средств........................................................... 317
Использование кластеров............................................................................. 321
Постановка задачи..................................................................................... 321
Технология кластеризации Microsoft ...................................................... 321
7
Балансировка нагрузки сети..................................................................... 323
Описание работы службы БНС................................................................ 324
Производительность балансировки нагрузки сети................................ 325
Возможности службы кластеров ............................................................. 326
Программные средства информационных технологий............................. 327
Управление разработкой информационной системы ...................................... 330
Назначение и процессы управления разработкой программного средства.
......................................................................................................................... 330
Структура управления разработкой программных средств ..................... 331
Планирование и составление расписаний по разработке ИС. ................. 337
Отчетность..................................................................................................... 340
Совместное использование ресурсов.......................................................... 346
Аттестация программного средства............................................................ 347
Инсталляция и внедрение ИС............................................................................. 349
Последовательность стадий внедрения.......................................................... 349
Особенности выбора тиражных информационных систем ......................... 353
Правила внедрения информационных систем .............................................. 357
Определите цель проекта ............................................................................. 357
Откройте проект............................................................................................ 358
Обеспечьте проект ресурсами ..................................................................... 359
Позаботьтесь о мотивации........................................................................... 360
Обеспечьте поддержку руководства........................................................... 360
Разбейте проект на этапы............................................................................. 360
Управляйте целями и ожиданиями ............................................................. 361
Последнее....................................................................................................... 362
Последствия внедрения комплексных информационно-управляющих
систем ................................................................................................................ 362
Основные стратегии внедрения системы....................................................... 364
Стратегия пилотного проекта ......................................................................... 366
Определение характеристик пилотного проекта....................................... 367
Планирование пилотного проекта............................................................... 369
Цели, задачи и критерии оценки.............................................................. 369
Персонал..................................................................................................... 370
Процедуры и соглашения ......................................................................... 370
Обучение .................................................................................................... 370
График и ресурсы ...................................................................................... 371
Выполнение пилотного проекта.................................................................. 371
Приобретение, установка и интеграция.................................................. 372
Поддержка.................................................................................................. 372
Периодические экспертизы ...................................................................... 373
Обновление версий.................................................................................... 373
Оценка пилотного проекта........................................................................... 373
Принятие решения о целесообразности внедрения .................................. 374
Особенности пилотного проекта................................................................. 374
Выгода от использования результатов внедрения .................................... 375
8
Принятие решения о внедрении.................................................................. 375
Документирование ИС ........................................................................................ 376
Общие положения ............................................................................................ 376
Виды документации......................................................................................... 376
Документация, создаваемая и используемая в процессе разработки ИС376
Пользовательская документация................................................................. 378
Документация по сопровождению.............................................................. 380
Требования к содержанию документов...................................................... 381
Работа технического писателя ........................................................................ 383
Заключение........................................................................................................... 386
Список литературы.............................................................................................. 386
Введение
Генеральная цель (стратегия) любой организации базируется на
достижении ее частных целей, например:
• цель на рынке;
• цель в сфере производства;
• цель в области обработки информации;
• цель в области финансов.
В течение последних лет значительная часть дискуссий, касающихся
развития корпоративного менеджмента, относится к сфере практического
применения современных информационных технологий для достижения
информационных целей организации. Построение комплексных
управленческих систем выросло в отдельную ветвь науки об управлении и
стало причиной развития целой отрасли высоких технологий. При этом иногда
складывается впечатление, что все нынешнее информационное изобилие
развивалось и продолжает развиваться таким образом, что становится
способным ввести в заблуждение не только неподготовленных читателей, но и
самих специалистов в области управления. С одной стороны, это не
удивительно, если подходить к данной проблеме с научной точки зрения, так
как для любых дисциплин на первоначальном этапе развития характерно
отсутствие единой системы терминов и понятий, наличие принципиально
разных научных школ и подходов, а также масса других недостатков,
вызванных отсутствием достаточного практического опыта. Однако если
принимать во внимание интересы всех существующих и потенциальных
заказчиков информационных систем, на предприятиях которых производятся
дорогостоящие и зачастую плачевные опыты по обкатке и адаптации
существующих решений, то фокус необходимо сместить из научно-
методической области в область бизнеса.
Традиционно начнем с определения некоторых ключевых понятий [11].
Стоит отметить, что многие из базовых терминов имеют множество
определений, поэтому постараемся выбрать наиболее распространенные и
находящиеся максимально близко к контексту задачи.
9
Бизнес-модель – это описание предприятия, как сложной системы, с
заданной точностью. В рамках бизнес-модели отображаются все объекты
(сущности), процессы, правила выполнения операций, существующая стратегия
развития, а также критерии оценки эффективности функционирования системы.
Форма представления бизнес-модели и уровень ее детализации определяются
целями моделирования и принятой точкой зрения.
Информационная модель – подмножество бизнес-модели, описывающее
все существующие (в том числе, не формализованные в документальном виде)
информационные потоки на предприятии, правила обработки и алгоритмы
маршрутизации всех элементов информационного поля.
Информационная система (ИС) – это вся инфраструктура предприятия,
задействованная в процессе управления всеми информационно-
документальными потоками, включающая в себя следующие обязательные
элементы:
• информационная модель, представляющая собой совокупность правил
и алгоритмов функционирования ИС; информационная модель
включает в себя все формы документов, структуру справочников и
данных и т. д.;
• регламент развития информационной модели и правила внесения в нее
изменений;
• кадровые ресурсы (департамент развития, привлекаемые
консультанты), отвечающие за формирование и развитие
информационной модели;
• программный комплекс (ПК), конфигурация которого соответствует
требованиям информационной модели (программный комплекс
является основным движителем и, одновременно, механизмом
управления ИС); кроме этого, всегда существуют требования к
поставщику ПК, регламентирующие процедуру технической и
пользовательской поддержки на протяжении всего жизненного цикла;
• кадровые ресурсы, отвечающие за конфигурирование ПК и его
соответствие утвержденной информационной модели;
• регламент внесения изменений в конфигурацию ПК и состав его
функциональных модулей;
• аппаратно-техническая база, соответствующая требованиям по
эксплуатации ПК (компьютеры на рабочих местах, периферия, каналы
телекоммуникаций, системное программное обеспечение (ПО) и
системы управления базами данных (СУБД);
• эксплуатационно-технические кадровые ресурсы, включая персонал по
обслуживанию аппаратно-технической базы;
• правила использования ПК и пользовательские инструкции, регламент
обучения и сертификации пользователей.
По сложившейся традиции, информационной системой принято называть
программно-аппаратный комплекс для обработки (в том числе и
автоматической) информации пользователя, выработки решений,
10
формирования документов и т.д., что не является корректным, так как выше
уже продемонстрировано, что это лишь часть нормальной функциональности
ИС. Существует много определений понятия системы, но все они
подразумевают единство законов движения (развития) составляющих
элементов. Если же мы говорим о системе, построенной человеком, то законы
движения должны определяться конкретными целями – например,
перечисленными выше. А, например, ПО в отсутствие информационной модели
(в контексте рассматриваемого вопроса) лишено собственных законов развития
и является не более чем необходимым инструментом для построения системы.
Информационные системы (ИС) обеспечивают часть обработки
информации, следовательно, глобальная цель ИС должна состоять в
обеспечении ее возможно большего вклада в цели организации через
использование информационных технологий (ИТ) [39].
Условия создания ИС таковы, что необходимо добиться приемлемого
результата при сложных многопараметрических входных данных.
Рис. 1. Соответствие воздействий на исходную и информационную системы
Адекватную ИС создать сложно, так как сама исходная система обычно
достаточно сложна. Одним из универсальных методов исследования и создания
сложных систем является системный подход.
Системный подход оперирует рядом категориальных понятий. Его
фундаментальным понятием является понятие системы, давая которое
необходимо преследовать определенную цель. Если целью является познание
уже существующей системы, то вполне пригодным оказывается дескриптивное
определение системы – это совокупность объектов, свойства которой